一种高强度改性氟石膏的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高强度改性氟石膏，其原料按重量份数包括：氟石膏100份、氢氧化钙2-8份、铝土矿3-7份、硫铝酸盐水泥0.8-2.0份、高钙粉煤灰1.2-2.5份、矿渣1.2-3.8份、可再分散乳胶粉3.5-5.6份、有机硅防水剂2-6份、改性秸秆纤维4-10份、硅烷偶联剂1-2份；将烷基酚聚氧乙烯醚加到水中，升温并保温搅拌后加入二烷基苯磺酸钠和N-辛基三乙氧基硅烷，升温搅拌后加入季戊四醇，搅拌后冷却得到有机硅防水剂；将小麦秸秆纤维加入到水中，之后加入氢氧化钠溶液，升温搅拌保温后降温，过滤，用水洗涤滤渣后烘干得到改性秸秆纤维。本发明所述的高强度改性氟石膏，具有优异的抗折强度和抗压强度，同时耐水性也得到了提高。
【专利说明】一种高强度改性氟石膏
【技术领域】
[0001] 本发明涉及氟石膏【技术领域】，尤其涉及一种高强度改性氟石膏。
【背景技术】
[0002] 氟石膏是氢氟酸及氟铝酸钠生产过程中的主要副产品，主要成分为硫酸钙，并含 有部分氟化钙和其他氟化物，有时含有大量的H 2S04。一方面，排出的氟石膏呈酸性，未加处 理的氟石膏不能直接置弃，也难以被利用；另一方面，氟石膏溶解度较低且溶解速度慢，凝 结时间很长，水化硬化体强度很小，防水性能差，这些缺陷大大限制了其应用。目前国内外 研究者在改善氟石膏性能方面已做了许多工作，提出了各种改性措施，例如，机械振动、压 实成型、掺减水剂等，使其中的无水石膏转变为二水石膏。改性后的氟石膏可以生产陶瓷模 具、高强胶结料、医学应用材料等。但是改性氟石膏的研究仍不系统，应用在工程或者家庭 装修中的改性氟石膏在不影响氟石膏固有性质的同时，力学强度欠佳，不能满足现代社会 的要求。
[0003] 因此，如何选择合适的改性剂，优化改性剂的含量，提高改性氟石膏的力学强度， 使其变废为宝是一个非常迫切的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明提出了一种高强度改性氟石膏，其具有优异的抗折强度和抗压强度，同时 耐水性也得到了提高。
[0005] 本发明提出了一种高强度改性氟石膏，其原料按重量份数包括：氟石膏100份、 氢氧化钙2-8份、铝土矿3-7份、硫铝酸盐水泥0. 8-2. 0份、高钙粉煤灰1. 2-2. 5份、矿渣 1. 2-3. 8份、可再分散乳胶粉3. 5-5. 6份、有机娃防水剂2-6份、改性結杆纤维4-10份、娃烧 偶联剂1_2份；
[0006] 所述有机硅防水剂的制备方法具体如下：将烷基酚聚氧乙烯醚加入到水中形成液 体A，升温至60-70°C，保温搅拌20-50min后加入二烷基苯磺酸钠和N-辛基三乙氧基硅烷， 升温至75-80°C，搅拌80-130min后加入季戊四醇，继续搅拌30-50min后冷却至室温得到有 机硅防水剂；其中，加入到液体A中的烷基酚聚氧乙烯醚占液体A的l-3wt% ;加入到液体 A中的烷基酚聚氧乙烯醚、二烷基苯磺酸钠、N-辛基三乙氧基硅烷、季戊四醇的质量之比为 2-3:1-1. 8：100:3-5 ；
[0007] 所述改性秸杆纤维的制备方法具体如下：将小麦秸杆纤维加入到水中浸泡，之后 加入质量分数为1-3 %的氢氧化钠溶液，升温至80-100°C，搅拌保温3-6h，降温至室温，过 滤，用水洗涤滤渣后烘干得到改性秸杆纤维；其中，加入水中的秸杆纤维与氢氧化钠溶液中 的氢氧化钠的质量之比为30:1-2。
[0008] 优选地，其原料按重量份数包括：氟石膏100份、氢氧化钙3-5份、铝土矿5-6份、 硫铝酸盐水泥1. 3-1. 7份、高钙粉煤灰1. 8-2. 3份、矿渣2. 5-3. 2份、可再分散乳胶粉4-5 份、有机娃防水剂3-4份、改性結杆纤维5-8份、娃烧偶联剂1. 3-1. 6份。
[0009] 优选地，其原料按重量份数包括：氟石膏100份、氢氧化钙4份、铝土矿5. 4份、硫 铝酸盐水泥1. 4份、高钙粉煤灰2. 1份、矿渣2. 6份、可再分散乳胶粉4. 3份、有机硅防水剂 3. 4份、改性秸杆纤维5. 7份、硅烷偶联剂1. 4份。
[0010] 优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、KH560、KH570、KH792、DL602、DL171中的 一种或者多种的组合。
[0011] 优选地，在改性秸杆纤维的制备方法中，用水洗涤滤渣的过程中,洗涤至洗涤液pH 为 7. 5-8。
[0012] 本发明所述高强度改性氟石膏，通过选择合适的组分，优化各组分的含量得到了 高强度的改性氟石膏；其中，氢氧化钙和铝土矿配合使用，中和氟石膏中的硫酸，降低氟石 膏的酸性，回收硫酸铝的同时得到的改性氟石膏纯度高；相应添加的矿渣和高钙粉煤灰玻 璃相高，且具有高的活性，在氟石膏中激发后会生成钙矾石和CSH凝胶，使氟石膏由单一的 结晶结构变成晶胶结构，提高了改性氟石膏的性能，同时氢氧化钙维持了钙矾石形成的碱 度；配合添加了改性秸杆纤维、偶联剂、可再分散乳胶粉、有机硅防水剂、石蜡乳液，改性秸 杆纤维除去了秸杆表面的蜡状物，且溶出部分半纤维素和纤维素类物质，增加了表面游离 的羟基，与氟石膏形成氢键，且改性秸杆纤维表面出现的凹凸不平现象，增加了改性秸杆纤 维从氟石膏中拔出的阻力，形成的氢键与阻力的作用共同提高了秸杆纤维与氟石膏之间的 结合力，提高了改性氟石膏的强度，另外，氢氧化钠的加入有利于氟石膏的固化；添加硅烷 偶联剂后，硅烷偶联剂通过Si-0-Si键连接了氟石膏和改性的秸杆纤维，进一步提高了两 者之间的结合力和相容性，提高了改性氟石膏的强度；含憎水组分的可再分散乳胶粉填充 在了氟石膏基底中的空隙中，形成了聚合物膜，减小了水进入氟石膏的几率，赋予氟石膏良 好的憎水效果；增加了有机硅防水剂与可再分散乳胶粉配合，避免了水分子进入氟石膏中， 提高氟石膏绝干强度的同时增加了其湿强度，提高了其软化系数。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发 明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发 明的保护范围内。
[0014] 实施例1
[0015] 本发明所述高强度改性氟石膏，其原料按重量份数包括：氟石膏100份、氢氧化钙 2份、铝土矿3份、硫铝酸盐水泥2. 0份、高钙粉煤灰2. 5份、矿渣3. 8份、可再分散乳胶粉 5. 6份、有机硅防水剂2份、改性秸杆纤维4份、硅烷偶联剂KH5502份；
[0016] 所述有机硅防水剂的制备方法具体如下：将烷基酚聚氧乙烯醚加入到水中形成液 体A，升温至60°C，保温搅拌20min后加入二烷基苯磺酸钠和N-辛基三乙氧基硅烷，升温至 77°C，搅拌130min后加入季戊四醇，继续搅拌50min后冷却至室温；其中，加入到液体A中 的烷基酚聚氧乙烯醚占液体A的lwt% ;加入到液体A中的烷基酚聚氧乙烯醚、二烷基苯磺 酸钠、N-辛基三乙氧基硅烷、季戊四醇的质量之比为2:1 :100:3 ;
[0017] 所述改性秸杆纤维的制备方法具体如下：将小麦秸杆纤维加入到水中浸泡，之后 加入质量分数为1 %的氢氧化钠溶液，升温至100°c，搅拌保温3h，降温至室温，过滤，用水 洗涤滤渣至洗涤液pH为7. 8后烘干；其中，加入水中的秸杆纤维与氢氧化钠溶液中的氢氧 化钠的质量之比为30:2。
[0018] 对本实施例所述改性氟石膏进行力学性能和耐水性能测试，其性能参数如下所 示：绝干抗折强度为17MPa，绝干抗压强度为18MPa，24h吸水率为15%，24h软化系数为 0. 88 〇
[0019] 实施例2
[0020] 本发明所述高强度改性氟石膏，其原料按重量份数包括：氟石膏100份、氢氧化钙 8份、铝土矿7份、硫铝酸盐水泥0. 8份、高钙粉煤灰1. 2份、矿渣1. 2份、可再分散乳胶粉 3. 5份、有机硅防水剂6份、改性秸杆纤维10份、硅烷偶联剂KH7921份；
[0021] 所述有机硅防水剂的制备方法具体如下：将烷基酚聚氧乙烯醚加入到水中形成液 体A，升温至65°C，保温搅拌50min后加入二烷基苯磺酸钠和N-辛基三乙氧基硅烷，升温至 75°C，搅拌80min后加入季戊四醇，继续搅拌30min后冷却至室温；其中，加入到液体A中的 烷基酚聚氧乙烯醚占液体A的2wt% ;加入到液体A中的烷基酚聚氧乙烯醚、二烷基苯磺酸 钠、N-辛基三乙氧基硅烷、季戊四醇的质量之比为3:1.8 :100:5 ;
[0022] 所述改性秸杆纤维的制备方法具体如下：将小麦秸杆纤维加入到水中浸泡，之后 加入质量分数为3%的氢氧化钠溶液，升温至80°C，搅拌保温6h，降温至室温，过滤，用水洗 涤滤渣至洗涤液pH为7. 5后烘干；其中，加入水中的秸杆纤维与氢氧化钠溶液中的氢氧化 钠的质量之比为30:1。
[0023] 对本实施例所述改性氟石膏进行力学性能和耐水性能测试，其性能参数如下所 示：绝干抗折强度为19MPa，绝干抗压强度为17MPa，24h吸水率为14%，24h软化系数为 0. 89 〇
[0024] 实施例3
[0025] 本发明所述高强度改性氟石膏，其原料按重量份数包括：氟石膏100份、氢氧化钙 4份、铝土矿5. 4份、硫铝酸盐水泥1. 4份、高钙粉煤灰2. 1份、矿渣2. 6份、可再分散乳胶 粉4. 3份、有机硅防水剂3. 4份、改性秸杆纤维5. 7份、硅烷偶联剂KH5600. 3份、硅烷偶联 剂DL6020. 7份、硅烷偶联剂KH5600. 4份；
[0026] 所述有机硅防水剂的制备方法具体如下：将烷基酚聚氧乙烯醚加入到水中形成液 体A，升温至70°C，保温搅拌45min后加入二烷基苯磺酸钠和N-辛基三乙氧基硅烷，升温至 80°C，搅拌83min后加入季戊四醇，继续搅拌42min后冷却至室温；其中，加入到液体A中的 烷基酚聚氧乙烯醚占液体A的3wt% ;加入到液体A中的烷基酚聚氧乙烯醚、二烷基苯磺酸 钠、N-辛基三乙氧基硅烷、季戊四醇的质量之比为2.6:1.4 :100:4 ;
[0027] 所述改性秸杆纤维的制备方法具体如下：将小麦秸杆纤维加入到水中浸泡，之后 加入质量分数为2%的氢氧化钠溶液，升温至87°C，搅拌保温4. 5h，降温至室温，过滤，用水 洗涤滤渣至洗涤液pH为8后烘干；其中，加入水中的秸杆纤维与氢氧化钠溶液中的氢氧化 钠的质量之比为30:1. 4。
[0028] 对本实施例所述改性氟石膏进行力学性能和耐水性能测试，其性能参数如下所 示：绝干抗折强度为20MPa，绝干抗压强度为21MPa，24h吸水率为13%，24h软化系数为 0· 93。
【权利要求】
1. 一种高强度改性氟石膏，其特征在于，其原料按重量份数包括：氟石膏100份、氢氧 化钙2-8份、铝土矿3-7份、硫铝酸盐水泥0. 8-2. 0份、高钙粉煤灰1. 2-2. 5份、矿渣1. 2-3. 8 份、可再分散乳胶粉3. 5-5. 6份、有机娃防水剂2-6份、改性結杆纤维4-10份、娃烧偶联剂 1_2 份； 所述有机硅防水剂的制备方法具体如下：将烷基酚聚氧乙烯醚加入到水中形成液体 A，升温至60-70°C，保温搅拌20-50min后加入二烷基苯磺酸钠和N-辛基三乙氧基硅烷，升 温至75-80°C，搅拌80-130min后加入季戊四醇，继续搅拌30-50min后冷却至室温得到有 机硅防水剂；其中，加入到液体A中的烷基酚聚氧乙烯醚占液体A的l-3wt% ;加入到液体 A中的烷基酚聚氧乙烯醚、二烷基苯磺酸钠、N-辛基三乙氧基硅烷、季戊四醇的质量之比为 2-3:1-1. 8：100:3-5 ； 所述改性秸杆纤维的制备方法具体如下：将小麦秸杆纤维加入到水中浸泡，之后加入 质量分数为1-3%的氢氧化钠溶液，升温至80-100°C，搅拌保温3-6h，降温至室温，过滤，用 水洗涤滤渣后烘干得到改性秸杆纤维；其中，加入水中的秸杆纤维与氢氧化钠溶液中的氢 氧化钠的质量之比为30:1-2。
2. 根据权利要求1所述的高强度改性氟石膏，其特征在于，其原料按重量份数包括：氟 石膏100份、氢氧化钙3-5份、铝土矿5-6份、硫铝酸盐水泥1. 3-1. 7份、高钙粉煤灰1. 8-2. 3 份、矿渣2. 5-3. 2份、可再分散乳胶粉4-5份、有机硅防水剂3-4份、改性秸杆纤维5-8份、 娃烧偶联剂1. 3-1. 6份。
3. 根据权利要求1或2所述的高强度改性氟石膏，其特征在于，其原料按重量份数包 括：氟石膏100份、氢氧化钙4份、铝土矿5. 4份、硫铝酸盐水泥1. 4份、高钙粉煤灰2. 1份、 矿渔2. 6份、可再分散乳胶粉4. 3份、有机娃防水剂3. 4份、改性結杆纤维5. 7份、娃烧偶联 剂1.4份。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的高强度改性氟石膏，其特征在于，所述偶联剂为 硅烷偶联剂KH550、KH560、KH570、KH792、DL602、DL171中的一种或者多种的组合。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的高强度改性氟石膏，其特征在于，在改性秸杆纤 维的制备方法中，用水洗涤滤渣的过程中,洗涤至洗涤液pH为7. 5-8。
【文档编号】C04B11/26GK104193286SQ201410427701
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】陈喜 申请人:安徽锦洋氟化学有限公司